Talar fotoner med varandra?
Den stora fråga som experimenten skulle svara på är om fotoner kan tala med varandra på långa avstånd och snabbare än ljuset färdas. Det finns experimentella resultat, bland annat utförda av en forskargrupp där LiU-professor Jan-Åke Larsson ingått, som tyder på det finns något som Albert Einstein kallade ”spöklik avståndsverkan”. I samma stund som man mäter polarisationen på den ena fotonen i ett sammanflätat eller snärjt par, verkar den andra fotonen omedelbart anta motsatt polarisation, även på kilometerlånga avstånd.De tidigare experimenten har använt slumptalsgeneratorer för att välja polarisationsriktning, men i det här experimentet användes för första gången människors fria vilja. Detta för att inte naturen ska kunna lura fysikerna att använda fel teori. Alla val av polarisationsriktning till experimenten kom från människor som med hjälp av ett mobilspel genererade kodsträngar av ettor och nollor. Totalt genererades strängar med drygt 95 miljoner ettor och nollor. I världen deltog 109 046 personer varav 3 283 i Sverige, bland dem elever vid Katedralsskolan i Linköping.
13 olika men liknande experiment
Serierna av ettor och nollor skickades till tolv laboratorier runtom i världen för att utföra 13 olika experiment samtidigt.– Med människor som slumptalsgeneratorer ville vi en gång för alla bevisa att det inte finns någon annan förklaring till det här fenomenet än den kvantmekaniska, säger Jan-Åke Larsson, professor på avdelningen Informationskodning.
Guilherme Xavier, universitetslektor vid samma avdelning, arbetade hösten 2016 på ett av de laboratorier som utförde själva experimenten, vid universitetet i Concepción i Chile.
I de tretton experimenten utfördes test av en olikhet som formulerades och bevisades av fysikern John Bell 1964. Olikheten sätter en gräns för hur stor korrelationen kan vara mellan två system om de inte kan påverka varandra på långa avstånd, det vill säga om avståndsverkan inte finns.
– De olika experimenten använde lite olika metoder och verktyg för att testa Bells olikhet och det måste till en enorm sammansvärjning för att kunna styra 100 000 människors fria vilja och tretton olika experiment som använder olika stor del av kodmängden. I Chile använde vi 27 miljoner bitar av koden, säger Guilherme Xavier.
– Det blir en så krånglig teori så det tror vi helt enkelt inte på, instämmer Jan-Åke Larsson och fortsätter:
– Det finns två filosofiska antaganden som ligger som grund för experimenten, det ena är ”realism”, att fotonernas polarisation existerar även om vi inte mäter på dem, och det andra antagandet gäller ”lokalitet”, att ingen påverkan kan ske snabbare än ljuset. Det experimenten visar är att vi måste förkasta ett av dessa antaganden, de är beroende av varandra, men kan inte gälla samtidigt.
Lokalitet och realism kan inte gälla samtidigt
I artikeln i Nature konstaterar de 106 författarna att resultaten starkt motsätter sig lokal realism.
– Man vi vet fortfarande inte vilket av de två antagandena man måste kasta bort, det man föredrar beror på om man är kvantfysiker eller klassisk fysiker. Men vi kommer ständigt närmare sanningen och det är vad vetenskap handlar om, säger Jan-Åke Larsson.
Forskningen kan verka vara av rent filosofisk natur, men har även en tillämpbar sida inom informationssäkerhet, i gränssnittet mellan kvantfysik och telekomvärlden.
– Jag bygger nu upp ett laboratorium här på LiU för forskning om kvantmekanisk kommunikation i nästa generations optiska fiber för telekomindustrin, intygar Guilherme Xavier.
The Big Bell test leddes av ICFO -The Institute of Photonic Sciences, i Barcelona och experimenten utfördes i Concepción, Brisbane, Shanghai, Wien, Rom, München, Zurich, Nice, Barcelona, Buenos Aires och Boulder. I ett pressmeddelande från ICFO tackas också alla de över 109 000 personer världen över som bidrog till det stora Bell-testet.
Artikeln: Challenging local realism with human choices, The Big Bell test Collaboration, Nature 2018, doi:10.1038/s41586-018-0085-3
